基于Bezier曲线的CIGS薄膜光伏电池I-V曲线简单拟合方法

精准的光伏电池输出数学模型是研究光伏系统的必要条件,然而由于厂家提供的数据有限,铜铟镓硒(CIGS)薄膜光伏电池的输出数学模型是包含若干未知参数的非线性特性曲线.因此提出仅利用厂家提供的有限数据,对CIGS薄膜光伏电池的电流-电压输出特性曲线,即I-V曲线进行拟合.首先利用Bezier曲线选取函数控制点,对CIGS薄膜光伏电池的I-V曲线进行拟合;然后找出Bezier曲线控制点位置与CIGS薄膜光伏电池的填充因子之间的函数关系;最后,利用4种新型CIGS薄膜光伏电池对该函数关系进行验证,并对结果进行了对比分析.分析结果表明,所提方法对4种CIGS薄膜光伏电池的I-V曲线的拟合方法的平均相对误差均小于0.8％,验证了所提方法的有效性.     

基于Bezier函数的光伏电池建模

以单二极管电路模型为基础,推导了仅包含串、并联电阻和二极管品质因子的光伏电池三参数数学模型,并对其进行迭代法求解,利用求解结果对光伏电池输出I-U(电流-电压)曲线的关键点进行灰色关联度分析,确定了串、并联电阻和二极管品质因子是影响曲线特性的主要因素。在此基础上,提出了光伏电池的Bezier函数建模方法,该方法利用最大功率点代替难以获取的串、并联电阻和二极管品质因子等参数,结合开路电压和短路电流点,借助二阶Bezier函数对光伏电池的输出特性进行拟合。在标准测试条件下对2种不同光伏组件进行建模仿真,将仿真结果与实测结果进行对比,结果验证了所建模型的有效性。讨论了任意条件下Bezier函数在光伏电池输出特性曲线拟合中的应用,以为光伏电池的建模提供参考。     

基于Matlab的高精度光伏模拟器的设计

以实际光伏I-V输出特性曲线为参照,将多段折线法与均值阶梯线段法相结合,可以更为精确地实现光伏电池I-V特性曲线的拟合。研究了光伏模拟器的系统结构,利用Matlab搭建了光伏模拟器的仿真模型,并通过仿真验证了光伏特性曲线拟合方法及光伏模拟器系统结构的正确性,同时依据仿真结果比较了两种光伏特性曲线拟合方法,证明了采用多段折线法与均值阶梯线段法相结合的拟合曲线具有更高的精度。     

一种局部阴影下用户侧光伏阵列解析建模方法

为解决局部阴影下用户侧光伏模块输出特性曲线的超越方程建模复杂、求解过程繁琐的问题,提出了一种简单的解析建模方法。所提方法仅利用厂商数据手册给定的开路电压、短路电流和最大功率点即可给出光伏模块在不同工况下输出特性曲线的简单计算,建立了三种不同型号的光伏模块的输出特性曲线模型,并以迭代法的数值解作为基准,对三种光伏模块的误差进行了对比分析。结果表明,所提方法建模结果的平均相对误差小于3%,并且具有模型简单和计算较快的特点,同样适用于局部阴影下光伏阵列的输出特性曲线建模。     

基于平抛运动模型的数字式光伏阵列模拟器

提出了一种新的光伏电池数学模型方程,推导出了两个重力场下的质点平抛运动轨迹方程来表达光伏电池I-V输出特性.将该模型的计算数据和真实光伏阵列实测数据进行了对比和相对误差分析,结果表明该模型能满足工程精度的要求,其计算量小,弥补了传统指数模型计算量大的缺点.根据提出模型不含指数运算且为R显函数的特点,推导出了负载工作点电...     

适用不同尺度光伏阵列的数值建模方法

把光伏电池电路模型的离散计算结果作为基准数据源,利用数值计算方法实现对光伏阵列及各光伏单元的建模,详细阐述了该建模方法的实现机理及数学模型表达。针对光伏阵列运行中常遇到的阴影遮挡工况,建立了不同规模(单体光伏电池、组件、组串、阵列)的遮挡模型,并给出仿真结果。结果表明:在不同遮挡率下,单体光伏电池、组件的I-V输出特性曲线只有一个阶梯,P-V输出特性曲线仅有一个功率峰值;组串I-V输出特性曲线阶梯个数等于组件不同遮挡率个数,P-V输出特性曲线功率峰值个数不大于阶梯个数,并验证了两者之间的确切关系;光伏阵列的功率峰值个数与各组串的峰值个数关系复杂。该模型可适用于不同规模光伏阵列,仿真灵活,也容易与电力电子回路集成实现系统级仿真。     

一种求解光伏电池5参数模型的方法

提出了一种求解光伏电池5参数模型的方法。依据在I-V特性方程的短路点、开路点和最大功率点得到的4个表征5参数之间关系的方程,分析了二极管理想因子（a）对光伏电池输出特性的影响;然后根据标准工况下厂家提供的数据,构造第5个方程求得工况下5参数的解。基于得到的结果求解任意光照和温度下光伏电池参数,进而采用Lambert W函数的显式I-V方程得到光伏电池输出电流和电压。最后,通过与Shell S65和TDB125×125-72-P光伏电池I-V特性和最大功率实测数据比对,验证了所提出方法的正确性。     

基于电容阵列I-V测试仪的光伏STC曲线拟合研究

现有的光伏组件在标准条件(STC)下I-V曲线的拟合算法存在计算过于复杂或准确度不足的问题。为提高曲线在偏离STC环境下的拟合准度,提出了一种依据太阳电池四参数结构,通过选取曲线最大功率点(MPP)附近6个点作为拟合点,计算组件I-V数学模型从而实现曲线拟合的拟合算法。不同光伏组件的最优拟合点间隔不同,为提高拟合精度,进一步提出了自适应拟合点选取方法,同时设计了以电容阵列为负载的I-V测试仪结构并研制了一套完整仪器。该测试仪可通过增加MPP附近数据点的密度,提升拟合点的选取精度。经过MATLAB仿真与实际验证表明,模型拟合算法的拟合结果在各种测试环境下的准确度均高于多项式拟合算法;所设计的I-V测试仪性能优越,适用于工程测量之中。     

太阳能光伏电池建模及V-I特性研究

针对现有光伏电池数学模型精度不高的问题,基于光伏电池等效电路模型,建立了光伏电池LNPV-190WP的模型.提出了一种光伏电池等效串联电阻和等效并联电阻求取方法,分析了模型中等效串联电阻和等效并联电阻变化时对光伏电池输出特性的影响,研究了不同光照、不同温度和不同二极管理想因子下光伏电池输出特性,给出了一些定性结论.通过与光伏电池厂商提供的V-I特性曲线对比,该模型输出特性与实际光伏电池输出V-I特性曲线基本一致,能够反映实际光伏电池的物理特性,验证了模型的有效性.     

光伏电池建模及其输出特性研究

根据光伏电池的I-V数学函数关系式,在Matlab/Simulink环境下编写M文件,建立光伏电池的仿真模型,并分析局部遮挡现象,从理论上推导局部遮挡环境下的光伏电池模型。该模型可以模拟实际光伏电池在不同的太阳辐射强度、环境温度和局部遮挡情况下的电流、功率输出特性曲线。仿真结果验证了光伏电池的输出特性呈非线性,并随环境温度和日照强度的变化而变化;局部遮挡环境下,光伏电池电流输出呈阶梯型,功率输出呈多波峰。     

光伏发电性能物理预测模型的研究

为提高光伏发电预测的精度,通过两种不同温度和光强下的电池短路电流、开路电压以及最大功率点处电流和电压电性参量,建立任意温度和光强下光伏发电预测模型。结果表明:在光强不变温度改变的条件下,电流电压全局拟合均方根误差不超过1.443 9 mA,预测最大输出功率的相对误差最大为10.61%;在光强改变温度不变的条件下,电流电压全局拟合均方根误差不超过0.982 1 mA;预测最大输出功率的相对误差最大为6.21%;总体来说,模型能正确预测光伏电池的输出特性,满足工程应用要求,且多晶硅的预测难度大于单晶与非晶硅电池。     

局部阴影条件下光伏阵列输出特性的研究

当光伏阵列处于阴影情况下时,输出的I-V曲线呈阶梯状,相应的P-V曲线含有多个局域峰值。通过理论分析、Matlab仿真以及实验测试,研究阴影分布对光伏模组输出特性的影响。并以工程用光伏电池模型为基础,用Matlab语言建立了一个简单实用的光伏阵列辅助设计软件,利用该软件对光伏阵列在不同光照、温度、遮挡模式以及阵列结构下进行仿真研究,深入分析了光伏阵列在局部阴影下的I-V和P-V特性,给出全局最大功率点位置随遮挡模式变化的定性结论,为局部阴影下光伏阵列特性和最大功率点跟踪算法的研究提供了有力的支持。     

光伏组件参数拟合及输出特性研究

为了能够对任意光照强度和温度下的光伏组件进行准确建模,提出了一种基于参数拟合的五参数等效电路模型。分析不同工况下的光伏组件输出特性曲线,借助于改进的人工鱼群算法对模型中各个参数进行辨识;在此基础上,通过最小二乘拟合法对光伏组件各参数进行公式拟合修正,获取任意工况下对应的模型参数值。与传统参数转换公式相比,基于所提方法对光伏组件建模精确度更高,模型能够表征对应光伏组件输出特性的变化规律。实验结果进一步验证了所提建模方法的准确性和有效性。     

局部阴影条件下光伏阵列建模方法研究

由于局部遮挡的影响,光伏阵列I-V特性曲线呈多阶梯状,并且其P-V特性曲线包含多峰值,因此,常规光伏阵列模型已经不适用。以光伏电池工程模型为基础,建立了适用于局部阴影条件的光伏阵列模型。利用该模型,对光伏阵列输出特性进行简要分析,结果表明:局部阴影对光伏阵列输出特性的影响因光照强度,温度,阴影数量和阴影分布情况的不同而有所差异。     

基于三次样条函数的霍尔传感器的特性曲线拟合方法

介绍了霍尔传感器的优点和对其特性曲线进行拟合的必要性;对三次样条函数在霍尔传感器特性曲线拟合中的应用进行了理论分析,应用软件Matlab6．5结合实验数据对UGN3501U型传感器的UH—B曲线进行了拟合;给出了传感器拟合点减少的方案,这样,可以减少成本和工作量,但对相对误差影响不大。结果表明,原拟合的曲线与减少拟合点后的拟合曲线两者都很光滑、精度高且相对误差都很小,这种方法有很强的实用性和较高的理论价值。     

最小二乘支持向量回归的光伏组件故障检测

光伏组件是光伏发电系统的核心之一,对光伏组件开展及时有效的故障检测有助于提升系统发电效率。在光伏组件机理模型的基础上,采用最小二乘支持向量回归(Ls-SVR)方法对测试样本的I-U曲线进行学习,拟合出光伏组件四大参数在正常运行情况下的内在函数关系,并通过分析函数输出与实际输出之间的残差,实现光伏组件的故障检测。最后采用现有实验数据对所提方法进行验证,效果良好。     

Newton插值法在光伏发电最大功率跟踪中的应用

提出了一种光伏发电最大功率跟踪算法。针对光伏电池输出特性曲线,讨论了光伏电池稳定工作点。详细分析了最大功率点附近功率P的多项式。顺次读取光伏电池输出的三个点的电流电压值得出三点的功率,通过比较和调整这三个点组成的两条直线的斜率找到最大功率点附近的三个点。运用Newton插值法拟合出最大功率点附近功率P关于电压U的函数,估算出最大功率点对应的电压值。通过Simulink仿真得出光伏电池输出功率的跟踪曲线,验证了该算法能够快速准确跟踪最大功率,提高了光伏能源的利用率。     

光伏组件热斑电池片功率损耗的简化算法研究

热斑故障是光伏组件各类故障中最常见的一种。热斑电池发热越大,热斑故障越严重,对光伏系统的危害越大。针对常见晶硅光伏组件结构,剖析了光伏组件因热斑故障所引起的发热机理,结合单二极管等效电路模型提出一种简化的热斑电池片功率损耗计算方法;分析了光伏组件的不同工作状态,并结合组件的I-V曲线给出了各种工作状态下简化功率损耗算法中的关键参数确定方法。通过对光伏组件热斑电池片实验测试温度和热仿真温度对比,验证了所提简化功率损耗计算方法的准确性。     

光伏电池的建模与仿真研究

由于目前光伏电池的仿真模型大多只针对特定型号的电池而建立,导致所建立的仿真模型不具备通用性。对微电网中光伏电池的输出特性进行了研究,在对光伏电池数学模型分析的基础上,利用matlab/simulink平台建立了光伏电池的通用仿真模型,只需要光伏电池的开路电压、短路电流、最大功率点电压和最大功率点电流4个参数便可以利用该仿真模型进行光伏不同型号的光伏电池的仿真。通过对所搭建的光伏电池仿真模型进行仿真测试,得到不同环境温度和光照强度下光伏电池的I-V和P-V特性曲线,并对仿真结果进行分析,发现仿真所得的光伏电池最大输出功率、开路电压和短路电流随环境温度和光照强度的变化趋势与理论分析相吻合,验证了模型的正确性。     

硅光伏电池工程数学模型研究与仿真

对现有硅光伏电池数学模型进行简化以获得一种工程用数学模型.在Matlab/Simulink中建立仿真模型,根据数据手册提供的参数模拟硅光伏电池的输出特性以验证工程数学模型的有效性.仿真和分析结果表明,利用该工程数学模型模拟硅光伏电池输出特性能满足特定精度要求的工程应用场合.